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1、回收ABS纳米改性复合材料的制备与结构表征内江师范学院吴明亮(内江师范学院化学化工学院，四川内江641112)(AEMCME2018:MaterialsScienceandEngineering,2018年8月，EI收录)指导老师：李道华教授中文摘要：通过对纳米TiO2、纳米CaCO3、POE弹性体进行改性处理，按不同比例加入到废旧ABS塑料中进行注塑成型，制成6种不同类型的废旧ABS塑料改性纳米复合材料，对纳米复合材料进行拉伸强度、冲击强度、屈服强度、断裂伸长率、弯曲模量、弯曲强度等力学性能测试，并通过热重分析(DSC-TG),X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(S
2、EM)等测试实验分别对其进行表征。通过分析确定增韧剂和填充剂的最佳用量范围，使改性废旧ABS塑料的性能提高，使废旧ABS塑料的用途更加广泛。结果表明经过改性后的纳米TiO2、纳米CaCO3、POE弹性体均匀的分散到了ABS基体中，并且ABS塑料各项力学性能都有所提高，并且改性后的塑料热分解温度有所上升。Abstract:Thenanocompositeswerepreparedbyaddingnano-CaCO3,nano-TiO2andPOEelastomersindifferentproportionstotherecycledacrylonitrilebutadienestyrene(A
3、BS)plastic.SixdifferenttypesofrecycledABSplasticmodifiednanocompositeswerepreparedandthenanocompositeswereprepared.Threemechanicalpropertiesofthenewlypreparedmaterialsaretested,includingthetensilestrength,impactstrength,andflexuralstrength.Themicrostructuresandphysicochemicalstructuresofthecomposite
4、swerefurtherstudiedbymeansofscanningelectronmicroscopy(SEM),infraredspectroscopy(FT-IR),Xraydiffraction(XRD),andthermogravimetricdifferentialthermalanalysis(TG-DTA).Throughtheanalysistodeterminethebestdosagerangeoftougheningagentandfiller,sothattheperformanceofmodifiedrecycledABSplastictoimprovetheu
5、seofrecycledABSplasticmorewidelyusedfortherecyclingofrecycledABStoprovidesomereferencevalue.Theresultsshowthatthenano-TiO2,nano-CaCO3andPOEelastomersareuniformlydispersedintheABSmatrix,andthemechanicalpropertiesoftheABSplasticareimproved,andthethermaldecompositiontemperatureofthemodifiedplasticisinc
6、reased.Theresultsrevealthatthetensile,impactandbendingpropertiesof6.6%nano-CaCO3,nano-TiO2compositesareimprovedbest.关键词：纳米CaCO3；纳米TiO2；废旧ABS塑料；塑料改性；聚烯烧弹性体POE一、前言ABS塑料广泛应用于汽车工业、电器仪表工业和机械工业中，常作齿轮、汽车配件、挡泥板、扶手、冰箱内衬、叶片、轴承、把手、管道、接头、仪表壳、仪表板、安全帽等。在家用电器和家用电子设备的应用前景更广阔，如电视机、收录机、冰箱、冷柜、洗衣机、空调机、吸尘器和各种小家电器；日用品有鞋、
7、包、各种旅游箱、办公设备、玩具及各种容器等，低发泡的ABS能代替木材，适合作建材，家具和家庭用品2-4。因此，社会上产生的废旧ABS的量非常大，需要一种高效环保、符合可持续发展观的方法来利用回收ABS。本文以回收ABS塑料为树脂基体、无机纳米材料为填充剂，添加各类助剂，研制一系列废旧ABS塑料改性纳米复合材料，研究其配方设计、工艺流程，对产品进行力学性能测试、XRD、SEM、TG-DTA表征及分析。二、实验方法把适量的纳米CaCO3在100c下烘干2h,在完全除去水分后，与适量无水乙醇一起加入烧杯中混合国家级大学生创新创业训练计划支持项目(201710640051)。作者简介：吴明亮(1995
8、-)，男，四川巴中，化学，大三，高分子材料改性。均匀，再加入适量碳酸酯溶解混合，然后放入烘箱，在90c下烘干2h,最后取出，研磨成粉末即可。将纳米二氧化钛在90c的条件下干燥2h,再加入无水乙醇，将烧杯放进磁力搅拌器中，用80c水浴加热，同时将2%硅烷偶联剂加入悬浮?中，持续搅拌1h,过滤、干燥、研磨7-9。按照POE橡胶：马来酸酎接枝聚乙烯(PE-g-MAH):过氧化二异丙苯交联剂DCP=200:4:1称取POE橡胶，过氧化二异丙苯交联剂(DCP),马来酸酎接枝聚乙烯(PE-g-MAH),将POE橡胶和马来酸酎接枝聚乙烯混合均匀，在进行接枝的时候加入过氧化二异丙苯交联剂DCP,接枝过程是在挤
9、出机中进行。在熔融挤出后，用切粒机切粒，收集起来在70c下干燥2h,制得改性POE橡胶增韧剂。按照配方称取废旧ABS塑料、改性CaCO3、改性纳米TiO2及其他各种助剂，充分混合。注塑前需要先用PE新料来清洗注塑机，清洗量一般为100-200g。将混合好的原料和助剂缓慢加入注塑机的进料口中，待PE新料挤出完毕即可开始注塑了。这里使用的是金星公司生产的注塑机，在半自动模式下，经过启动马达、自动储料、座进、关闭安全门、射出、开启安全门、取出工件等一系列操作后，成功制得改性后的纳米复合材料。表1废旧塑料改性研制纳米复合材料工艺配方Table1Wasteplasticmodificationresea
10、rchofnanocompositematerialprocessrecipe序样品编号配方成分(g)AA0A00A1A2A3A4A5A61回收ABS废旧塑料10017001501501501501501502新ABS塑料102001702020202020203偶联剂KH-55012222222224增韧剂POE10201515101215161820CaCO3102015151012151618205填充剂TiO2102015151012151618206交联齐【JDCP0.51111111117抗氧剂1010121.51.51112228增塑齐1JDPB12222222229润滑剂晋通石
11、蜡122222222210复合抗老化剂0.511111111111着色剂炭黑1222222222使用XWW-20A万能实验机来测试样品的拉伸性能，依次设定厚度、宽度和标距拉伸速率为4mm、10mm、170mm、2mm/min。样品共6组，每组样品做5个平行实验。使用XWW-20A万能实验机来测试样品的拉伸性能，依次设定试样的长度、宽度、厚度、试验跨度、试验速度为80mm、10mm、4mm、60mm、2mm/min。样品共6组，每组样品做5个平行实验。在进行实验测试之前需要将样品的表面打磨光滑，并将样品裁截为长度在10mm左右的实验样品。在冲击试验机上按塑料样品的实际参数设置样品的长度、宽度、厚
12、度，对样品进行冲击性能测试，样品共6组，每组样品做5个平行实验。将样品磨成粉末，把磨好的粉末均匀地倒在载玻片上的凹陷处，若有溢出，可以用玻片压平，将多余的粉末小心除去，以免影响实验的精度。把载玻片固定在扫描端口，轻轻关上仪器的门，在软件上设定实1验的扫描速度为10.0/69.75/0.05/1（秒），对样品进行连续扫描10-11。从纳米复合材料上切下约0.5cm宽，1cm长，0.4cm高的小块作为样品，选取样品上较为完整的断面进行液氮淬断，并对得到的淬断面、断口进行适当的侵蚀，使其需要观察的结构裸露，然后将试样烘干，电压加至5kVo将处理好的样品放入扫描电镜的样品室中，通过配套的软件调整号位置
13、，然后进行扫描，放大倍数为1000倍。扫描样品共6组，每组用液氮淬断面进行扫描。实验前HCT-3微机差热天平需要预热20min左右，依次设定实验起始温度、终止温度、升温速率为25C、800C、50C/min。样品为废旧ABS塑料粉末、ABS新料和6组纳米复合材料粉末各10mg12。把纳米复合材料制成粉末状的试样并做好标记，然后将所要测试的试样用药匙取少量放入玛瑙研钵中，再加入适量的澳化钾粉末，在充分研磨后用压片机压成薄片，放在红外灯下进行烘干，时间控制在2h左右，红外灯的温度设定为60C。测试样品为废旧ABS塑料粉末、ABS新料和6组纳米复合材料粉末13。三、结果与讨论（一）纳米复合材料的力学
14、性能分析表2是改性回收ABS纳米复合材料样品的力学性能数据，由表2和改性纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度测试结果可知，加入一定量纳米CaCO3和TiO2,改性纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度均呈先增大后减小的趋势。当纳米CaCO3和TiO2的加入量在4.7%6.6%之间时，改性纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度随着纳米CaCO3和TiO2的加入量的增加而增大，当超过6.6%后，改性纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度不再升高反而开始下降。当纳米CaCO3和TiO2的加入量分别为6.6%时（样品A3）,改性纳米复合材料的力学性能较佳，其拉伸强度为38.85MPa
15、、比回收ABS塑料拉伸强度提高22.9%,弯曲强度为50.73MPa、比回收ABS塑料弯曲强度提高16.3%,冲击强度为46.12kJ/m2、比回收ABS塑料冲击强度提高41.4%。表2试样的力学性能数据Table2Mechanicalpropertiesofthetestdata序号样品编号拉伸强度/MPa断裂伸长率/%冲击强度kJ/m2弯曲强度/MPa弯曲模量/MPa1A031.614.4132.6143.623985.372A0041.575.9356.8252.827513.793A135.265.1236.5246.846513.794A235.555.2441.2148.856532.125
